Invertor (elektrotehnika)

Invertor

Invertor

Invertor je elektronsko kolo koje pretvara jednosmernu struju u naizmeničnu struju. Pomoću invertora se povezuju sistemi koji rade sa jednosmernom sa sistemima koji rade sa naizmeničnom strujom. Na primer, solarne elektrane sa fotoćelijama proizvode jednosmerni napon, dok postojeća mreža radi sa naizmeničnim naponom. Invertori se koriste za izradu neprekidnih izvora napajanja, pri prenosu električne energije jednomernom strujom, kao i za regulaciju brzine rada asinrhronih motora. Invertor je dobio ime po tome što obrće (invertuje) jednosmerni napon, nasuprot ispravljaču, koji pretvara naizmeničnu struju u jednosmernu.

Princip rada

Prosto invertorsko kolo prikazano sa elektromehaničkim i tranzistorskim prekidačem.

U prostom invertorskom kolu, izvor jednosmernog napona je povezan na transformator preko izvoda na centru primara. Prekidač se brzo prebacuje iz jednog položaja u drugi, što omogućuju električnoj struji da teče nazad do jednosmernog izvora preko dva alternativna puta, jednim kroz jedan kraj primara, a drugim kroz drugi kraj primara. Promena smera struje u primaru transformatora proizvodi naizmeničnu struju u sekundaru.

Elektromehanička verzija ovakvog prekidača koristila je dva nepomična kontakta i oprugu koja je nalegala na pokretni kontakt. Opruga drži pokretni kontakt na jednom nepomičnom kontaktu, a elektromagnet povlači pokretni kontakt ka drugom nepomičnom kontaktu. Struja u elektrmagnetu je prekinuta radnjom prekidača, tako da prekidač stalno menja položaj. Ovakav tip elektromehaničkih invertora, zvani vibratori ili zujalice su korišćeni u automobilskim radio-uređajima načinjenih od vakuumskih cevi.

Kada su postali dostupni, tranzistori i drugi poluprovodnički prekidači su upotrebljeni za izradu elektronskih invertora.

Talasni oblik izlaznog napona

Pravougaoni talas sa osnovnim, trećim i petim harmonikom

Prekidač opisan gore (u idealnom slučaju) daje pravougaoni talasasti napon, a ne sinusoidni talas, koji se obično koristi kod naizmeničnih struja. Preko Furijeove transformacije, periodični talasi se mogu predstaviti sumom beskonačnog niza sinusoidnih talasa. Sinusoidni talas koji ima istu frekvenciju kao originalni talas se naziva osnovni harmonik. Ostali harmonici imaju frekvenciju koja je jednaka celobrojnom umnošku osnovnog harmonika.

Kvalitet izlaznog talasa invertora se može izraziti korišćenjem Furijeove transformacije da sa izračuna totalna harmonijska distorzija (THD). Totalna harmonijska distorzija se računa kao kvadratni koren odnosa sume kvadrata viših harmonika i osnovnog harmonika.

${\mbox{THD}}={{\sqrt {V_{2}^{2}+V_{3}^{2}+V_{4}^{2}+\cdots +V_{n}^{2}}} \over V_{1}}$

Kvalitet izlaznog napona koji se dobija iz invertora zavisi od karakteristika priključenog opterećenja. Nekim potrošačima (kao što su asinhroni motori) je potreban skoro idealan sinusoidni napon da bi ispravno radili. Drugi potrošači mogu da rade ispravno i sa pravougaonim talasima.

Literatura

• Bedford, B. D. (1964). Principles of Inverter Circuits. Hoft, R. G. et al. New York: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-06134-2. 
• Mazda, F. F. (1973). Thyristor Control. New York: Halsted Press Div. of John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-58116-2. 
• Ulrich Nicolai; Tobias Reimann; Jürgen Petzoldt; Josef Lutz (1998). Application Manual IGBT and MOSFET Power Modules (1 izd.). ISLE Verlag. ISBN 978-3-932633-24-9. . PDF-Version
• Dokić, Branko L. (2007). Energetska elektronika - pretvarači i regulatori. Beograd/Banja Luka: Akademska misao/Elektrotehnički fakultet. 

Spoljašnje veze

• Arhitektura distribuisanog invertera
• UPS and Inverter